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中國科學(xué)家制備出可控手性石墨烯卷 新技術(shù)推動自旋電子學(xué)發(fā)展

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2025-02-26 06:24:06  新華網(wǎng)

我國科學(xué)家開發(fā)了一種名為“石蠟輔助浸入法”的新技術(shù),,成功讓二維材料卷曲起來,,制備出具有可控手性的石墨烯卷,為未來量子計(jì)算和自旋電子器件的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),。這項(xiàng)研究成果由天津大學(xué)教授胡文平、雷圣賓,、李奇峰和副教授沈永濤帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成,,并發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然·材料》上。

手性是指物體與其鏡像不能完全重合的特性,,類似于人的左右手,。在材料科學(xué)領(lǐng)域,手性材料的開發(fā)對于推動光學(xué)器件,、自旋電子學(xué)和量子計(jì)算等前沿技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要,。石墨烯作為一種經(jīng)典的二維材料,具有高電導(dǎo)率,、高強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性,,但本身無手性??茖W(xué)家們嘗試通過卷曲等方式將手性引入石墨烯和其他二維材料中,,以探索其潛在的新特性和應(yīng)用。目前,,能夠?qū)崿F(xiàn)自旋電子學(xué)功能的手性二維材料非常有限,,且缺乏普適的制備方法。

天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)針對這一難題開發(fā)了“石蠟輔助浸入法”,,能夠以可控的角度卷曲石墨烯,,從而制備出具有特定手性的石墨烯卷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,,制備出的左旋和右旋石墨烯卷表現(xiàn)出顯著的光學(xué)活性和優(yōu)異的自旋選擇性效應(yīng),。通過精確控制手性角度,研究人員實(shí)現(xiàn)了手性誘導(dǎo)的自旋選擇性調(diào)控,,這一特性使石墨烯卷在自旋電子學(xué)領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用潛力,。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn),電子主要沿著石墨烯卷的一側(cè)移動,,從而產(chǎn)生優(yōu)先自旋極化,。這種手性誘導(dǎo)的自旋選擇性效應(yīng)為開發(fā)高效的自旋濾波器和自旋電子器件提供了新的可能性,。這項(xiàng)研究成果不僅為非手性二維材料的手性調(diào)控提供了一種通用方法,還為探索量子行為和開發(fā)室溫自旋電子技術(shù)開辟了新的方向,。未來,,這項(xiàng)技術(shù)有望在自旋電子器件、量子計(jì)算,、光學(xué)器件,、材料科學(xué)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)超越傳統(tǒng)碳材料的獨(dú)特功能,為自旋電子學(xué)和量子技術(shù)的發(fā)展注入新活力,。

(責(zé)任編輯:于浩淙 zx0176)
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